CN211588899U - 一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，压板下压机构包括沿工件装载面长度方向分布的两组用以将压板压紧在被焊接材料上方的下压块，被焊工件端部对齐机构设有将被焊接材料中的铝板和铜板从端部进行压紧的端部压紧块，被焊工件对接缝压紧机构设有一组从侧部压紧被焊工件的侧部压紧块，被焊工件底部粘连现象破除机构设有一组从侧部推动被焊工件使其与衬板发生相对运动的侧向推块。本实用新型采用剪切式破除焊接粘连现象，可以有效避免背部受到撞击产生的扭曲现象；侧压位置选用尼龙或较软材料，可避免边界材料的损伤；装夹方便，无需二次回抽抬起压板；装夹牢固，气缸自动化程度高。

Description

一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装

技术领域

本实用新型涉及搅拌摩擦焊技术领域，具体涉及一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是英国焊接研究所(TWI)于1991年发明的一种固相连接方法，具有优质、高效、焊接变形小等特点，在产品设计要求较高的行业上逐渐取代传统熔焊技术，广泛应用在航空航天、高速列车、汽车等制造业领域。由于铝、铜物理和化学性能差异较大，实现高质量的焊接具有一定难度。FSW焊后的变形量和残余应力较小，并且由于在焊接过程中金属不发生熔化，可有效避免铝、铜异种金属在焊缝中产生气孔、裂纹等缺陷，降低母材金属的氧化，减少Al/Cu金属间化合物的形成，从而改善其微观组织，因此有望获得更高质量的接头。

但在使用搅拌摩擦焊焊接铝铜对接板时，经常遇到背部粘连现象，导致无法快速取出焊后板材。因此常常使用锤击或撬动的方式取出材料，这样会使材料出现磕碰、扭曲、开裂等，甚至材料报废。在工装设计上，常采用机械、气动或液压的形式背部撞击的方式抬起被焊金属，过大的起抬力会导致焊缝位置出现凹坑或弯曲现象，过小的力无法撼动被焊金属，导致工装无效，因此急需一种新型的工装设计，改善这一问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，避免焊后对接板粘连现象对焊接质量以及加工时间的影响。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，包括工装基座、压板、压板下压机构、被焊工件端部对齐机构、被焊工件对接缝压紧机构和被焊工件底部粘连现象破除机构，工作基座设有矩形结构的下底板和上工作板，上工作板的上表面沿其长度方向中轴线加工成型有矩形结构的工件装载面，工件装载面上放置有用以承托被焊材料的衬板，衬板的厚度小于工件装载面的加工深度，压板可拆卸地安装在上工作板顶部并覆盖在被焊工件，压板贯穿设有供摩擦焊焊具移动的通槽，压板下压机构包括沿工件装载面长度方向分布的两组用以将压板压紧在被焊接材料上方的下压块，被焊工件端部对齐机构设有将被焊接材料中的铝板和铜板从端部进行压紧的端部压紧块，被焊工件对接缝压紧机构安装在上工作板上并且位于工件装载面长度方向的一侧，被焊工件对接缝压紧机构设有一组从侧部压紧被焊工件的侧部压紧块，被焊工件底部粘连现象破除机构安装在上工作板上并且位于工件装载面长度方向的另一侧，被焊工件底部粘连现象破除机构设有一组从侧部推动被焊工件使其与衬板发生相对运动的侧向推块。

压板下压机构包括有两组称直线排列固定在下底板上呈竖直设置的第一气缸，所有第一气缸的输出端竖直向上设置，上工作板开设后供第一气缸的输出端穿过的过孔，下压块安装在第一气缸的输出端。

上工作板上位于工件装载面的端部设有用以容纳端部压紧块的楔形孔，上工作板上位于该楔形孔下方固定安装有第二气缸，第二气缸的输出端竖直向上延伸至该楔形孔内并与端部压紧块固定连接。

上工作板上位于工件装载面长度方向一侧加工成型有第一安装面，该第一安装面与工件装载面齐平，被焊工件对接缝压紧机构包括一组称直线排列安装的侧向压紧机构，每个侧向压紧机构均包括有一个安装在第一安装面上的横移动滑块装置和一个安装在上工作板底部用以驱动横移滑块装置动作的第三气缸，横移滑块装置设有在第三气缸驱动作用下横向移动并压紧被焊工件侧部的所述侧部压紧块。

横移滑块装置包括有导向组件、回弹拉杆、侧顶块、滑块和安装在滑块前端的所述侧部压紧块，导向组件包括有固定安装在第一安装面上的第一侧板、第二侧板和背板，第一侧板、第二侧板和背板围成供侧部压块块向被焊工件方向移动的导向通道，侧顶块设置在侧部压紧块与背板之间，回弹拉杆依次穿过背板和侧顶板与侧部压紧块固定连接，侧部压紧块与侧顶板之间的配合面均为斜面，第三气缸竖直设置并且其输出端与侧顶板固定连接，侧顶板设有供回弹拉杆穿过的开口槽，该开口槽开口朝下设置。

端部压紧块为尼龙或者软质材料制成的压紧块。

上工作板上位于工件装载面长度方向另一侧加工成型有第二安装面，该第二安装面高于工件装载面，被焊工件底部粘连现象破除机构包括一组称直线排列安装在第二工作面上的第四气缸，侧向推块固定安装在第四气缸的输出端，侧推块回缩时完全位于第二安装面区域内。

本实用新型的有益效果：本实用新型具有以下优点：

1、采用剪切式破除焊接粘连现象，可以有效避免背部受到撞击产生的扭曲现象；

2、侧压位置选用尼龙或较软材料，可避免边界材料的损伤；

3、装夹方便，无需二次回抽抬起压板，防止工人误操作；

4、装夹牢固，气缸自动化程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的立体结构示意图一；

图2是本实用新型的立体结构示意图二；

图3是本实用新型的俯视图；

图4是图3中A-A处剖视图；

图5是图3中B-B处剖视图；

图6是本实用新型中上工作板的结构示意图；

图7是本实用新型中侧向压紧机构的立体分解结构示意图；

图8是本实用新型的立体局部分解结构示意图一；

图9是图8中C处放大示意图；

图10是本实用新型的立体局部分解结构示意图二；

图中：下底板1、上工作板2，工件装载面2a，第一安装面2b，第二安装面2c，压板3，通槽3a，衬板4，被焊工件5，第一气缸6，下压块6a，第二气缸7，端部压紧块7a，第三气缸8，横移滑块机构9，导向组件9a，回弹拉杆9b，侧顶块9c，开口槽9c1，滑块9d，侧部压紧块9e，第四气缸10，侧推块10a，第一控制开关11，第二控制开关12，第三控制开关13。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“连接”等指示部件之间的连接关系，该术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图10所示的一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，包括工装基座、压板3、压板3下压机构、被焊工件5端部对齐机构、被焊工件5对接缝压紧机构和被焊工件5底部粘连现象破除机构，工作基座设有矩形结构的下底板1和上工作板2，上工作板2的上表面沿其长度方向中轴线加工成型有矩形结构的工件装载面2a，工件装载面2a上放置有用以承托被焊材料的衬板4，衬板4的厚度小于工件装载面2a的加工深度，压板3可拆卸地安装在上工作板2顶部并覆盖在被焊工件5，压板3贯穿设有供摩擦焊焊具移动的通槽3a，压板3下压机构包括沿工件装载面2a长度方向分布的两组用以将压板3压紧在被焊接材料上方的下压块6a，被焊工件5端部对齐机构设有将被焊接材料中的铝板和铜板从端部进行压紧的端部压紧块7a，被焊工件5对接缝压紧机构安装在上工作板2上并且位于工件装载面2a长度方向的一侧，被焊工件5对接缝压紧机构设有一组从侧部压紧被焊工件5的侧部压紧块9e，被焊工件5底部粘连现象破除机构安装在上工作板2上并且位于工件装载面2a长度方向的另一侧，被焊工件5底部粘连现象破除机构设有一组从侧部推动被焊工件5使其与衬板4发生相对运动的侧向推块。工装基座的侧部还设置有用于控制压板3下压机构动作的第一开关、控制被焊工件5对接缝压紧机构动作的第二开关、控制被焊工件5底部粘连现象破除机构动作第三开关和用于控制被焊工件5端部对其机构工作的第四开关图中未示出。

本实用新型使用方法步骤如下：

步骤1：将被焊工件5使用丙酮或酒精等擦拭，去除表面油污，使用锉刀或修边器去除焊缝表面毛刺，保证焊缝间隙小于0.4mm，平整度良好；

步骤2：将被焊工件5装置于衬板4上，通过第四开关启动被焊工件5端部对其机构将被焊工件5中的被焊材料中的铝板和铜板进行端部对齐；

步骤3：将压板3通过定位孔覆盖在被焊工件5上；

步骤4：打开第二开关使被焊工件5对接缝压紧机构动作，驱动端部压紧块7a压紧被焊工件5的侧部,此时被焊工件5定位至要求位置。

步骤5：打开第一开关使压板3下压机构动作，驱动下压块6a向下压紧压板3，装配完毕；

步骤6：根据焊接工艺及其工艺路径焊接被焊工件5；

步骤7：焊后关闭第一开关，压板3下压机构关闭，下压块6a将压板3释放，人工去除压板3；

步骤8：关闭第二开关，侧部压紧块9e退回，打开第三开关，被焊工件5底部粘连现象破除机构动作，驱动侧推块10a侧推3-5mm被焊工件5，使被焊工件5底部粘连失效，关闭第三开关，侧推块10a回退；

步骤9：取出被焊工件5，焊接结束。

压板3下压机构包括有两组称直线排列固定在下底板1上呈竖直设置的第一气缸6，所有第一气缸6的输出端竖直向上设置，上工作板2开设后供第一气缸6的输出端穿过的过孔，下压块6a安装在第一气缸6的输出端。

上工作板2上位于工件装载面2a的端部设有用以容纳端部压紧块7a的楔形孔，上工作板2上位于该楔形孔下方固定安装有第二气缸7，第二气缸7的输出端竖直向上延伸至该楔形孔内并与端部压紧块7a固定连接。

上工作板2上位于工件装载面2a长度方向一侧加工成型有第一安装面2b，该第一安装面2b与工件装载面2a齐平，被焊工件5对接缝压紧机构包括一组称直线排列安装的侧向压紧机构，每个侧向压紧机构均包括有一个安装在第一安装面2b上的横移动滑块9d装置和一个安装在上工作板2底部用以驱动横移滑块9d装置动作的第三气缸8，横移滑块9d装置设有在第三气缸8驱动作用下横向移动并压紧被焊工件5侧部的所述侧部压紧块9e。

横移滑块9d装置包括有导向组件9a、回弹拉杆9b、侧顶块9c、滑块9d和安装在滑块9d前端的所述侧部压紧块9e，导向组件9a包括有固定安装在第一安装面2b上的第一侧板、第二侧板和背板，第一侧板、第二侧板和背板围成供侧部压块块向被焊工件5方向移动的导向通道，侧顶块9c设置在侧部压紧块9e与背板之间，回弹拉杆9b依次穿过背板和侧顶板与侧部压紧块9e固定连接，侧部压紧块9e与侧顶板之间的配合面均为斜面，第三气缸8竖直设置并且其输出端与侧顶板固定连接，侧顶板设有供回弹拉杆9b穿过的开口槽9c1，该开口槽9c1开口朝下设置。

第二气缸7驱动侧顶块9c向下运动由于侧顶块9c和滑块9d背部支架采用斜面配合，会驱动滑块9d克服回弹拉杆9b的作用力横向移动，带动侧部压紧块9e移动并压紧被焊工件5的侧部。

端部压紧块7a为尼龙或者软质材料制成的压紧块。侧部压紧块9e为尼龙或者软质材料制成，可以有效避免被焊材料边缘受损。

上工作板2上位于工件装载面2a长度方向另一侧加工成型有第二安装面2c，该第二安装面2c高于工件装载面2a，被焊工件5底部粘连现象破除机构包括一组称直线排列安装在第二工作面上的第四气缸10，侧向推块固定安装在第四气缸10的输出端，侧推块10a回缩时完全位于第二安装面2c区域内。

侧推块10a的作用力下使得被焊材料相对于衬板4做侧向移动，对被焊工件5背部粘连处形剪切力，最终破除粘连现象。

需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应该明白，还可以对本实用新型做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本实用新型的精神，都应在本实用新型的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (7)

1.一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，其特征在于，包括工装基座、压板(3)、压板(3)下压机构、被焊工件(5)端部对齐机构、被焊工件(5)对接缝压紧机构和被焊工件(5)底部粘连现象破除机构，工作基座设有矩形结构的下底板(1)和上工作板(2)，上工作板(2)的上表面沿其长度方向中轴线加工成型有矩形结构的工件装载面(2a)，工件装载面(2a)上放置有用以承托被焊材料的衬板(4)，衬板(4)的厚度小于工件装载面(2a)的加工深度，压板(3)可拆卸地安装在上工作板(2)顶部并覆盖在被焊工件(5)，压板(3)贯穿设有供摩擦焊焊具移动的通槽(3a)，压板(3)下压机构包括沿工件装载面(2a)长度方向分布的两组用以将压板(3)压紧在被焊接材料上方的下压块(6a)，被焊工件(5)端部对齐机构设有将被焊接材料中的铝板和铜板从端部进行压紧的端部压紧块(7a)，被焊工件(5)对接缝压紧机构安装在上工作板(2)上并且位于工件装载面(2a)长度方向的一侧，被焊工件(5)对接缝压紧机构设有一组从侧部压紧被焊工件(5)的侧部压紧块(9e)，被焊工件(5)底部粘连现象破除机构安装在上工作板(2)上并且位于工件装载面(2a)长度方向的另一侧，被焊工件(5)底部粘连现象破除机构设有一组从侧部推动被焊工件(5)使其与衬板(4)发生相对运动的侧向推块。

2.根据权利要求1所述的一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，其特征在于，压板(3)下压机构包括有两组称直线排列固定在下底板(1)上呈竖直设置的第一气缸(6)，所有第一气缸(6)的输出端竖直向上设置，上工作板(2)开设后供第一气缸(6)的输出端穿过的过孔，下压块(6a)安装在第一气缸(6)的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，其特征在于，上工作板(2)上位于工件装载面(2a)的端部设有用以容纳端部压紧块(7a)的楔形孔，上工作板(2)上位于该楔形孔下方固定安装有第二气缸(7)，第二气缸(7)的输出端竖直向上延伸至该楔形孔内并与端部压紧块(7a)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，其特征在于，上工作板(2)上位于工件装载面(2a)长度方向一侧加工成型有第一安装面(2b)，该第一安装面(2b)与工件装载面(2a)齐平，被焊工件(5)对接缝压紧机构包括一组称直线排列安装的侧向压紧机构，每个侧向压紧机构均包括有一个安装在第一安装面(2b)上的横移滑块(9d)装置和一个安装在上工作板(2)底部用以驱动横移滑块(9d)装置动作的第三气缸(8)，横移滑块(9d)装置设有在第三气缸(8)驱动作用下横向移动并压紧被焊工件(5)侧部的所述侧部压紧块(9e)。

5.根据权利要求4所述的一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，其特征在于，横移滑块(9d)装置包括有导向组件(9a)、回弹拉杆(9b)、侧顶块(9c)、滑块(9d)和安装在滑块(9d)前端的所述侧部压紧块(9e)，导向组件(9a)包括有固定安装在第一安装面(2b)上的第一侧板、第二侧板和背板，第一侧板、第二侧板和背板围成供侧部压紧块向被焊工件(5)方向移动的导向通道，侧顶块(9c)设置在侧部压紧块(9e)与背板之间，回弹拉杆(9b)依次穿过背板和侧顶板与侧部压紧块(9e)固定连接，侧部压紧块(9e)与侧顶板之间的配合面均为斜面，第三气缸(8)竖直设置并且其输出端与侧顶板固定连接，侧顶板设有供回弹拉杆(9b)穿过的开口槽(9c1)，该开口槽(9c1)开口朝下设置。

6.根据权利要求5所述的一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，其特征在于，端部压紧块(7a)为尼龙或者软质材料制成的压紧块。

7.根据权利要求4所述的一种剪切式解决铝铜搅拌摩擦焊对接粘连现象的焊接工装，其特征在于，上工作板(2)上位于工件装载面(2a)长度方向另一侧加工成型有第二安装面(2c)，该第二安装面(2c)高于工件装载面(2a)，被焊工件(5)底部粘连现象破除机构包括一组称直线排列安装在第二工作面上的第四气缸(10)，侧向推块固定安装在第四气缸(10)的输出端，侧推块(10a)回缩时完全位于第二安装面(2c)区域内。

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